Ảnh hưởng của cốt liệu thô đến tốc độ xói đất

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Xói mặt là hiện tượng đất trên bề mặt bị bào mòn theo thời gian dưới tác động của dòng chảy. Tốc độ xói đất sẽ chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như: thành phần hạt, tính chất đất, độ đầm chặt, dòng chảy (đặc trưng là ứng suất cắt sinh ra tại mặt tiếp xúc giữa dòng chảy và đất)… Bài viết trình bày ảnh hưởng của cốt liệu thô đến tốc độ xói đất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của cốt liệu thô đến tốc độ xói đất

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT LIỆU THÔ ĐẾN TỐC ĐỘ XÓI ĐẤT Phạm Thị Hương1 1 Trường Đại học Thủy Lợi, email: phamhuong@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG - Tiến hành thí nghiệm trên máng kính thủy lực[4] cho các loại mẫu đất : đất dính và Xói mặt là hiện tượng đất trên bề mặt bị bào mòn theo thời gian dưới tác động của đất dính trộn cốt liệu thô có tỷ lệ khác nhau. dòng chảy. Tốc độ xói đất sẽ chịu ảnh hưởng Các mẫu đất được chuẩn bị bao gồm: của rất nhiều yếu tố như: thành phần hạt, tính Mẫu 1: 100% khối lượng là đất loại I, độ chất đất, độ đầm chặt, dòng chảy (đặc trưng đầm chặt 95%, thể tích mẫu 20×30×20cm. là ứng suất cắt sinh ra tại mặt tiếp xúc giữa Mẫu 2: 80% khối lượng là đất loại I, 20% dòng chảy và đất)… khối lượng là đất loại II, độ đầm chặt 95%, thể Mối quan hệ giữa tốc độ xói E và ứng suất tích mẫu 20×30×20cm. cắt τ được gọi là hàm xói E&τ [3]. Mẫu 3: 60% khối lượng là đất loại I, 40% E = α (τ − τ c ) (1) khối lượng là đất loại II, độ đầm chặt 95%, thể tích mẫu 20×30×20cm. trong đó: Mẫu 4: 50% khối lượng là đất loại I, 50% E là tốc độ xói (m/s); khối lượng là đất loại II, độ đầm chặt 95%, thể τ là ứng suất cắt sinh ra bởi dòng chảy trên bề mặt mẫu đất (N/m2); tích mẫu 20×30×20cm. τc là ứng suất cắt tới hạn của đất (N/m2); Mẫu 5: 40% khối lượng là đất loại I, 60% τc, α là các hằng số vật liệu và có thể xác khối lượng là đất loại II, độ đầm chặt 95%, thể định thông qua thí nghiệm. tích mẫu 20×30×20cm. Đối với đất ít dính (đất hạt rời) xói xảy ra Chú thích: bởi sự mang đi của các hạt. Còn ở đất dính Đất loại I là đất thí nghiệm đã được sàng (hạt mịn) xói có thể mang đi các hạt hoặc các qua sàng 5 (sàng có đường kính lỗ là 5mm) ở khối hạt. Các khối hạt được hình thành tự độ ẩm tối ưu. nhiên trong ma trận đất bởi các vết nứt nhỏ do Đất loại II là hạt cốt liệu thô đường kính các hiện tượng khác nhau như nén và kéo [2]. 5 – 10mm của loại đất trên và được sàng qua Đối với đất rời, sự kháng xói ảnh hưởng sàng 10 (sàng có đường kính lỗ là 10mm). bởi trọng lượng hạt đất. Đối với đất dính, sự - Phân tích, đánh giá kết quả thí nghiệm và kháng xói do trọng lượng hạt, lực điện từ và rút ra các kết luận chính. điện tĩnh trong của hạt đất [2]. Vì vậy, trong 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU cùng một điều kiện, tốc độ xói của đất rời lớn hơn rất nhiều so với đất dính.Vậy với loại đất Điều chỉnh lưu lượng của máy bơm về cấp dính có trộn cốt liệu thô, tốc độ xói sẽ thay lưu lượng q = 10 l/s (căn cứ vào công suất đổi như thế nào, kết quả của thí nghiệm sau máy bơm, lưu lượng phải đủ lớn để có thể xói sẽ đưa ra câu trả lời thỏa đáng. mẫu đất ở một tốc độ nhất định và cũng không quá lớn sẽ sinh ra xói quá nhanh, 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU không đo đạc được), đưa lần lượt các mẫu đất - Tìm hiểu, phân tích, đánh giá các kết quả vào máng kính và tiến hành đo tốc độ xói của nghiên cứu trước đây về vấn đề xói. từng mẫu. 144
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 Trong quá trình thí nghiệm, mẫu đất được Bảng 3. Số liệu đo xói mẫu 3 đẩy dần từ dưới lên qua một lỗ khoét dưới Thời gian Số liệu đọc thước Chiều sâu xói đáy máng kính, bề mặt của mẫu được giữ phút cm cm luôn luôn bằng bề mặt đáy máng. Tốc độ bào 0 9 0 mòn mẫu đất Δz được ghi lại bằng cách đọc 1 10 1 trực tiếp số liệu trên thước đo gắn vào ống 2 11,2 2,2 mẫu thí nghiệm theo các bước thời gian Δt. 3 12,1 3,1 Bảng 1. Số liệu đo xói mẫu 1 4 13,2 4,2 Thời 5 14,3 5,3 Số liệu đọc thước Chiều sâu xói gian 6 15,3 6,3 phút cm cm 7 16,4 7,4 8 17,6 8,6 0 9 0 9 18,9 9,9 1 9,5 0,5 10 20 11 2 10,2 1,2 Bảng 4. Số liệu đo xói mẫu 4 3 10,8 1,8 Thời gian Số liệu đọc thước Chiều sâu xói 4 11,6 2,6 phút cm cm 5 12,3 3,3 0 9 0 6 13 4 1 10,1 1,1 2 11,3 2,3 7 13,8 4,8 3 12,5 3,5 8 14,7 5,7 4 13,5 4,5 9 15,6 6,6 5 14,7 5,7 10 16,5 7,5 6 15,9 6,9 7 17,2 8,2 Bảng 2. Số liệu đo xói mẫu 2 8 18,5 9,5 9 19,8 10,8 Thời Số liệu đọc thước Chiều sâu xói 10 21,1 12,1 gian phút cm cm Bảng 5. Số liệu đo xói mẫu 5 0 9 0 Thời gian Số liệu đọc thước Chiều sâu xói 1 9,8 0,8 phút cm cm 0 9 0 2 10,7 1,7 1 10,2 1,2 3 11,7 2,7 2 11,3 2,3 4 12,7 3,7 3 12,5 3,5 5 13,8 4,8 4 13,6 4,6 5 14,7 5,7 6 14,8 5,8 6 16 7 7 15,7 6,7 7 17,3 8,3 8 16,5 7,5 8 18,6 9,6 9 17,4 8,4 9 19,9 10,9 10 18,3 9,3 10 21,3 12,3 145
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 Ứng suất cắt trung bình trên bề mặt mẫu đất xác định theo công thức [1]: τ = ρgh S 2 + S 2 fx fy (KN/m2) (2) trong đó: ρ là khối lượng riêng của nước (KN/m3); g là gia tốc trọng trường (m/s2); h là chiều sâu nước (m); S fx , S fy là năng lượng mái dốc được xác Hình 1. Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ xói (cm/s) định theo công thức Manning: và hàm lượng cốt liệu thô trong đất (%) n 2u u 2 + v 2 4. KẾT LUẬN S fx = ; h4/3 Kết quả thí nghiệm cho thấy ở cùng một điều kiện (độ đầm chặt như nhau, tốc độ của n 2v u 2 + v 2 dòng chảy trên bề mặt không thay đổi), đất S fy = (3) h4/3 có hàm lượng cốt liệu thô càng lớn thì càng với: n là hệ số nhám Manning; dễ bị xói. u và v là lưu tốc dòng chảy theo phương Tốc độ xói của đất có xu hướng tăng rất x và y. chậm khi hàm lượng cốt liệu thô trong đất đạt Với cấp lưu lượng Q = 10 l/s, dùng máy đo trên 50%. lưu tốc đo được vận tốc dòng chảy tại mặt cắt 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO trước mẫu là V = 4,6m/s. Tính toán ứng suất τ theo các công thức (2), (3) được giá trị [1] G.J. Hanson, K.R. Cook, S.L. Hunt. τ = 8,3 N/m2. Physical Modeling of overtopping erosion Tốc độ xói được tính toán theo công and breach formation of cohesive thức[3]: embankments. [2] J.L.Briaud, H.C.Chen, A.V.Govindasamy Δz and R. Storesund. 2007. Erosion Tests on E= (1 − n) = z (1 − n) & (4) Δt Samples from the New Orleans Levees. American Society of Civil Engineers với n là độ rỗng của đất; Δz, Δt lần lượt là [3] Kazunori Fujisawa, Akira Kobayashi, chiều sâu xói và thời gian xói của mẫu. Kiyohito Yamamoto. Erosion rates of Bảng 5. Bảng tính tốc độ xói mẫu compacted soils for embankments. Doboku Gakkai Ronbunshuu C Vol.64 No2,403- Mẫu M1 M2 M3 M4 M5 410,2008. % hạt thô 0 20 40 50 60 [4] Phạm Thị Hương. (2016). Thí nghiệm tính toán tốc độ xói của đất đắp dưới tác dụng E (cm/s) 0,00759 0,00942 0,01114 0,01225 0,01245 của dòng chảy lưu tốc cao. Tạp chí Thủy lợi và Môi trường, 146